[고전 1998/06/04] "Katmai 대 K6-3"를 향해서 질주하는 Intel과 AMD

 

아직도 MPU 고성능화 레이스는 계속

 

 미 AMD의 "AMD-K6-2 프로세서" 발표와 미 Intel의 "Merced (코드명 : 머시드) 프로세서 "의 스케쥴 지연. 지난주부터 이번주까지는 명암이 다른 MPU 뉴스가 돌고 있다. 양사는 향후, 공격하는 AMD와 수비하는 Intel 라는 구도인 채, 그 위에 MPU 고성능화의 치열한 레이스에 돌입해 간다.

 AMD는 K6-2을 강화한 "AMD-K6-3 프로세서"를 연내에 투입, 그 위에 99년에는 차세대 MPU"K7 (코드명)"을 내놓을 예정이다. Intel은 Celeron 프로세서 후계인 "Mendocino (코드명 : 맨도시노) "을 연내에, Pentium II 프로세서 강화판인"Katmai (코드명 : 카트마이. 250nm(0.25

µm) 공정의 펜

티엄3. 펜티엄3 180nm는 코퍼마인, 130nm는 투알라틴)"를 1999년 전반기에 투입해 갈 예정이다. MPU 고성능화는 점점 가속하지만, 제조 라인의 문제를 정리 한다면 AMD가 잘하면 브랜드 힘이 강한 일본은 어쨌든 간에(그래서 일본은 AMD가 어렵다는 뜻, AMD가 브랜드 파워가 없기 때문에), 다른 국가에서 Intel과 꽤 경쟁하게 될 가능성이 높다. 그래서, "99년까지의 Intel과 AMD의 동향을 전망해 보자.

E3를 데뷔의 장으로 선택한 K6-2

 컴퓨터 게임 쇼로 완전히 정착한 "Electronic Entertainment Expo (E3)." 평소라면 게임 소프트나 게임기 메이커가 중심이 되는 이 이벤트에, 이번에는 AMD가 큰 부스를 마련했다. 회사는 신예 K6-2의 발표의 장으로, 반도체 관련 이벤트가 아닌, 일부러 이 E3를 택한 것이다. 이것은 AMD가 이 MPU에 어떤 성격 부여를 하려 하는지를 명확하게 보여주고있다. 지금은 게임에 최적의 MPU로 인지되고 싶다는 것이다.

 일본 AMD는 K6-2에는 동 MPU에 넣은 새로운 "3DNow! 기술"을 전면에 내세웠다. 발표회에서도 "중요한 것은 인텔이 가지고 있지 않은 3D 기술을 시장에 가져온 것"이라고 강조, x86에 새로운 기술을 더하는 것으로, 처음 Intel을 추월했다고 자찬했다.

 그러나 뒤집어 보면 AMD의 경우는, 그렇게 안하면 안되는 사정이있다. 이 말은, 3DNow!가 없으면 K6-2는 빨라진 K6이며, 동작 주파수로는 아직 Pentium II의 하이 엔드에 뒤쳐져있어 성능에서 우위성을 내세우기 어렵기 때문이다.

 그런데 3DNow! 명령을 쓰는 응용 프로그램이라고 말하면 처음에는 오로지 게임이다. 그래서 AMD는 게임 개발자의 눈을 당기는 E3를 발표의 장으로 택했다는 것이다. AMD로서는 K6-2를 게임 중심인 PC 사용자의 대박 MPU한다는 것이 당면 목표일 것이다. 3DNow!를 지원하는 3D API에 3Dfx의 Glide을 끌어들인 것도 그것을 이해하고 있기 때문이다.

 그러한 의미로, AMD로서는 당초 AMD-K6-2의 판매 방법은 2 가지로 나뉜다. 단순히 고속인 AMD-K6로서 파는 방법과 게임 최적인 새로운 MPU로 파는 방법이다. AMD로서는 자사의 기술면에서의 선진성을 호소하기 위해서도 후자의 방법을 성공시키고 싶다. 그러기 위해서는, E3에 화려한 출전으로 게임 개발자의 지원을 강화 하는 것이 가능한지 어떤지가 포인트가 될 것이다.


대 Katmai로 위치하는 K6-3

AMD는 다음 단계에서는 K6-2에 256KB의 2차 캐시를 통합한 K6-3를 연내에 투입 할 계획이다. 이것은 한마디로 말하면, Pentium II의 DIB (Dual Independent Bus)대책이다. Intel은 Pentium II에서 DIB라는 아키텍처로 캐시 메모리용 버스를 시스템 버스에서 분리했다. 그 결과, 버스 병목 현상이 적어지고, 고 클럭에서도 시스템 성능이 떨어지지 않는다. 그래서 K6-3에는 칩에 2차 캐시를 통합, 전용 인터페이스로 접속하는 것으로 Socket 7로 Slot 1과 동등한 아키텍처를 실현할 의도다. 이것은 Pentium II 보다 다이 (반도체 본체) 사이즈가 작은 K6에서는 합리적인 방법으로, 0.25 마이크론 공정으로 제조해서 135 제곱 mm로 지금의 Pentium II와 그다지 다르지 않은 크기가 될 예정이다.

 AMD는 이 K6-3에서 아마 지금까지 K6 / K6-2가 노린 라인보다 조금 위를 노린다. AMD는 K6-3를 Katmai 대항으로 위치시켜서, 미드 레인지를 목표로 할 의도다. 이것은 실은 당초 K6를 냈을 때 목표로 삼았던 위치다. 그런데 제조상의 문제로 시간이 걸리고, Intel의 저가격 공세를 만나서, 이것을 놓쳐 버렸다. 그러나 AMD는 이익을 내려면 현재 K6 계가 차지하고 있는 저가형 시장보다도 훨씬 이익이 많은 미드 레인지를 노리지 않으면 안된다. 그 조커가 되는 것이 K6-3라는 의미다.


Intel도 Mendocino에서 128KB의 2차 캐시를 내장

 그런데, Intel도 회사의 발밑을 잘못 할 수 있는 AMD의 공세를 가만히 보고있는 것은 아니다. Intel은 AMD의 공세로 지금 고생하고 있는 저가형 서브 1000 달러 PC 시장에 Celeron(셀러론)을 맞추고 있다. 그러나 이것으로 지켜낸다고는 생각하지 않을 것이다. Celeron은 철저하게 2대째 Celeron인 Mendocino(멘도시노 = 0.25 마이크론 L2 128KB 통합 셀러론, 멘도시노는 2종류로 슬롯형이나 소켓형이나 소켓/슬롯의 모양이 다를뿐 버스가 같고 CPU의 형태만 다름)까지 연결을 생각하는 방향이다.

 Intel은 Mendocino에서 K6-3와 마찬가지로 2차 캐시 SRAM을 MPU에 통합시켜 간다. 다만 Pentium II는 코어의 다이 크기가 K6보다 현재로는 크기 때문에, 최초 통합되는 것은 128KB로 현재 Pentium II(외부 2차 캐시)의 1/4 (용량)이다. 원칩에 MPU 코어와 SRAM을 통합시켜 동 클럭으로 구동하면 칩의 외부에 SRAM을 놓고 MPU 코어의 절반 클럭으로 구동하기 보다 성능이 오를텐데, Mendocino를 저가형으로 위치 시키는 것은, 이 통합 가능한 SRAM의 크기가 작기 때문이라고 생각된다. 그러나 성능적으로는 지금의 Celeron보다 훨씬 향상될 것으로, 양산이나 수율이 잘 진행되면 저가형에서 AMD나 Cyrix 등의 침투에 대항하는 유력한 무기가 될 것이다.

Katmai가 내년에는 등장

 그리고 Intel은 미드 레인지부터 위로는 3DNow!와 같은 유형의 부동 소수점 연산의 MMX 화를 진행한, Katmai (카트마이)를 투입한다. 이것으로 Intel은 AMD에 앞을 주었다는 오명을 씻는 것이 가능한 것이다. 또 Katmai는 1차 캐쉬의 증량 등의 강화도 더해진다고 알려져있다. 아마 제조 기술에서도 칩 표면에 본딩 패드를 배치하는 C4 (Controlled Collapse Chip Connection) flip chip 기술 등에 최적화하여, 기능을 강화하면서도 다이 크기는 비교적 억제, 그 위에 고속화를 가능하게 가는 것이 아닐까. 덧붙여서, AMD는 K6에서 C4 기술을 채용하고 다이 크기를 억제했다. Intel도 현재 Mobile Pentium II에 C4를 채용하고, 고속판인 Pentium II Xeon 프로세서 450MHz 버전에서도 고속화를 위해 C4를 채용하는 것으로 전망된다.

 이 상황에서 AMD로는 Katmai가 등장하기 까지의 기간을 어떻게 살릴 수 있는가가 열쇠가 된다. 저가형부터 미드 레인지에서도 만약 AMD가 확고한 위치를 구축, 게다가 3DNow!의 효과를 잘 게임 개발자에게 납득시킬 수 있다면, 3DNow!로의 소프트의 근본 대응이 진행.

 다만 아키텍쳐 적으로는 원칙적으로 Pentium II 계가 K6 계 보다 고클럭화가 쉽다. 따라서 데스크톱 시장에서도 최고 속도의 자리는, 여전히 Intel 계속 잡게 될 것이다. 그러나 인텔은 라인업의 구성상, 450MHz보다 높은 최상위 라인부터 Katmai를 투입해 가는 것으로 생각된다. 그 시점에서 예정대로라면 AMD는 400MHz 클래스의 K6-3를 필두로, 저가형까지 아마 K6-2로 커버 할 수 있을 것이다. 즉, AMD가 계획대로 대량 출하가 있다면 인텔의 경우에는 99년 전반까지의 싸움은 결코 평탄치 않을 것이다.


0.18 마이크론 공정에서 타사를 떼려는 인텔

 그러나 Intel은 그 위에 라이벌 메이커를 떼기 위해 손을 쓴다. 그것은 제조 공정을 현재의 0.25 마이크론에서 차세대 0.18 마이크론 (= 180나노미터)으로도 타사보다 빨리 이행 시킨다는 것이다. 회사의 현재 계획은 0.18 마이크론 공정을 1999년 전반기에 일으키고 이듬해 2000년 중반까지 단번에 0.25 마이크론에서 이행해 버리게 된다. 이 계획대로라면 2000년 전반에는, 주력 MPU는 모두 0.18 마이크론으로 제조되게 될 것이다.

 Intel은 이 공격적인 전환에서 Katmai 후속 MPU에도 K6-3와 동등하거나 그 이상의 SRAM 통합 할 수있게된다. 오히려 MPU에 Direct RDRAM 인터페이스의 통합 등 새로운 고속화 접근도 잡히게 될 것이다. 여기에 Intel에 상당한 리드를 허용하면 경쟁 업체로서는 상당히 뼈 아픈 것이다.

 그렇긴 하지만, 0.18 이행은 반도체 업계 전체의 트렌드이며, Intel이 1사로 뛰고있는 것은 아니다. Intel에서도 다른 MPU 메이커에서도 반도체 제조 장비 메이커에 의존하고 있어, 잡는 것은 불가능 하지는 않다.(그렇다고 장비가 똑같다고 해도 똑같이 제조할 수 있는건 아닙니다. 제조는 각 회사들의 기술. 똑같은 포크레인 기사라도 실력이 다르고, 똑같이 포토샵 가지고 실력이 다른 것과 같음.)

 또한 0.18 라인의 일으킴에 대해서 Intel의 계획을 낙관적이라는 의견도 있다. 0.18로의 이행은 기존의 제조 공정의 미세화 주기보다 1년 이상 빠른 스케쥴로 되어 있다. 또한 미세화에 의해서 제조 공정의 복잡성도 한층 늘어난다. 처음에는 수율 향상에 시간이 걸릴 가능성도 있다.


구리 배선 기술의 채용은 어떻게 되나

 그러함에도 0.18 공정을 둘러싸고 또 하나 큰 문제가 있다. 배선 기술의 재료를 어떻게 할 것인가 이다. 제조 공정의 미세화가 진행되면, 배선 지연의 문제에서 성능을 향상시키기 어려워진다. 따라서 지난해부터 현재 사용되고 있는 알루미늄 (Al)을 대신해서 구리 (Cu)를 재료로 사용하려는 논의가 주목을 받고 있다. 구리 배선으로 미래는 이행한다는 것은 이미 업계의 공통된 인식이 되고 있으며, K6-2 발표회에서는 AMD도 2000년에는 0.15 마이크론 기술에서 구리를 쓸 계획을 발표하고 있다 . 그러나 의견이 나뉘고 있는 것은 0.18 마이크론에서 구리를 사용할 필요가 있는지 어떤지 이다.

 의견이 나뉘는 이유 중 하나는 구리 배선 기술을 사용한 경우, 성능은 향상되어도 수율에 문제가 나오는게 아니냐는 두려움이라고 한다. 또 소비 전력이 높아지는 등의 문제도 있다고 한다. 이 부분의 방향타는 어렵다. 하나 틀리면 생산 능력 또는 성능의 어디에서 크게 뒤지는 가능성도 나오기 때문이다.

 이러한 상황에서 MPU 메이커의 대응도 갈라져 있다. 어느 관계자는 AMD에서는 0.18 마이크론에서는 구리와 알루미늄 양쪽을 채용한다고 한다. 고성능이 필요한 하이 엔드 MPU는 구리배선을 채용하고, 그에 맞춰 설계하는 것으로 고성능을 노린다. 그 한편으로, 물량과 절전력이 필요한 아래의 라인은 알루미늄 계의 그대로 간다. 이것은 현실 해법이지만, 그만큼 공장 투자는 많아지는 것이 아닐까.

 그러면 Intel은 어떻게 하는가? 작년 여름에 미국 IBM이 구리 배선 기술의 실용화를 발표했던 때에는 Intel은 구리로의 이행은 바로는 실현하지 않는다는 입장을 표명했다고 보도 되었다. 실제 최근 몇년 Intel은 물량을 확보하는 것을 최우선으로, 제조 공정 기술에서는 약간 보수적이었다. 그러나 그때에서 상황은 상당히 바뀌었다. 한 보도에 의하면, Katmai의 0.18 버전의 코드명은 "Coppermine (구리 광산, 동명의 강이 캐나다에 있다)"이라고 한다. 그래서, 어떻게 되는지. (코퍼마인은 알루미늄 배선 입니다.)

 

 

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